CN1667931A

CN1667931A - 电源转换系统

Info

Publication number: CN1667931A
Application number: CN 200410006495
Authority: CN
Inventors: 梁适安
Original assignee: FSP Technology Inc
Current assignee: FSP Technology Inc
Priority date: 2004-03-10
Filing date: 2004-03-10
Publication date: 2005-09-14

Abstract

本发明电源转换系统不仅可以达到较宽广的输入电压范围，并且可依照输入电压的特性执行至少一次以上的调变以符合输出电压特性，进而提高整体系统的电源转换效率，不但有效解决半导体元件与磁性元件相关热的问题，达到改善现有技术的电路设计，更可经由效率的提高使其产品更趋轻薄短小。

Description

电源转换系统

技术领域

本发明涉及电源转换、供应系统的功率因数调变策略与方法，旨在提供一可针对输入电压特性，执行至少一次以上的调变，以获致稳定输出电压的电源转换系统。

背景技术

按，由于电子、电脑产品已十分普遍，同时，环保意识亦日益受到重视，因此就电子、电脑产品耗电电流所产生谐波电流对电网和其他电气设备所造成严重谐波污染与干扰，亦视为欲改善的项目之一。

又，一般电子、电脑产品的电源，除使用电池外，均来自市电，由于其电源的电路结构为使用二极体整流、滤波后再经电流转换电路，因而造成虽然输入电压波形为正弦波，但输入电流波形却为脉冲式波形，由整流二极体与滤波电容器所组成的电路，造成为交流电压的瞬时值大于滤波电容器的电压时，整流二极体才导通，使得输入电流波形变成为输入脉冲电流的形式，故形成谐波电流及功率因数偏低(一般为0.6～0.7)的结果。

再者，所谓功率因数调整Powel-Factor Correct简称PFC，即在于提高电能转换效率，减少对电网及设备的危害，其传统的做法主要是在马达等电感性电机产品的电路利用并联电容器的方式使负载呈现阻抗，以达到改善的效果；然而，由于现在的电子、电脑产品属于整流性的负载，其电流波形不象电感性负载，仍为正弦波，而是脉冲波形，因此无法仅靠并联电容器使可达到提高功率的效果。

因此，坊间即出现有利用升压型功率因数校正器达到功率因数调变功能的电源转换架构，其整个电路转换架构是由EMI滤波器、整流与滤波电路、升压型功率因数校正器与脉波宽度调变直流对直流转换器所组成；如圈1所示，为一般升压型功率因数校正器输出电压的设计方式，当输入电压Viac由90Vac变化至264Vac时，输出电压Vpfdc一般都固定在某一电压(360V～380V)，因此在输入电压的范围如此宽广的情况下，较高输入电压即可获致较佳的效率，而输入电压若在低电压状况(例如90VRc)时，需将其电压升至较高的固定电压(360V～380V)，而其之间的电压落差较大，电源整体效率自然而然就会偏低。

以致于，当其应用在整体电路转换系统时，整体电路的输入电压为经整流与滤波电路所产生的电压，而经并压之后的输出电压则为固定的电压，并不具备有可调变不同输出电压的功能，故仍存有进一步改良的空间。

发明内容

本发明电源转换系统，为一种结合升压型功率因数校正器的高效率电源转换电路系统，其主要是通过调变控制升压型功率因数校正器的输出电压的动作，可以达成电源供应器整体效率的提高，并克服热(Thermal)的问题，使其更适合应用于较大功率的输出与较宽广的输入电压范围。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种电源转换系统，是由EMI(EMI：Electro Magnetic Interference)滤波器、整流与滤波电路、升压型功率因数校正器与非对称半桥转换器所组成；其中，升压型功率因数校正器的电路内部设有功率因数校正控制器与输出电压回授控制电路，并且加入调变控制Vpfdc输出电压电路，其控制即通过此电路与输出电压回授控制电路结合来予以控制功率因数校正控制器的工作周期，以利针对输入电压的特性执行至少一次以上的调变，使其达到调变不同Vpfdc的输出电压。

该电源转换系统是将Vpfdc输出电压分成两段Vpfdc1与Vpfdc2。

该电源转换系统的输入电压是在低电压范围之间时，将Vpfdc仅升压至Vpfdc1；当输入电压是在高电压范围之间，则将Vpfdc升压至较高的Vpfdc2。

该电源转换系统的输入电压是在低电压范围之间改变时，Vpfdc的输出电压会随着输入电压的变化而线性调变；而当输入电压在高电压范围之间，输出电压则维持在固定Vpfdc2。

该电源转换系统的输入电压是在低电压范围之间改变时，输出电压是维持在固定Vpfdc1；当输入电压在Vpfdc1至Vpfdc2之间，Vpfdc的输出电压是随着输入电压的变化而线性调变；至于，输入电压在高电压范围之间，输出电压是维持在固定Vpfdc2。

该电源转换系统的输入电压在高电压范围之间改变时，Vpfdc的输出电压随着输入电压的变化而线性调变。

该电源转换系统的输入电压在低电压范围之间改变时，输出电压维持在固定Vpfdc1；当输入电压在高电压范围之间，Vpfdc的输出电压随着输入电压的变化而线性调变。

该电源转换系统是将Vpfdc输出电压分成三段Vpfdc1、Vpfdc2以及Vpfdc3，该电源转换系统的输入电压在低电压范围之间改变时，输出电压维持在固定Vpfdc1，而输入电压在Vpfdc1～Vpfdc2之间，输出电压维持在一固定的Vpfdc2，至于，输入电压在高电压范围之间，输出电压则维持在固定Vpfdc3。

该非对称半桥转换器的电路架构为非对称半桥顺向转换器。

该非对称半桥转换器的电路架构为非对称半桥返驰式转换器。

至于，整体电源转换系统乃是由EMI滤波器、整流与滤波电路、升压型功率因数校正器与非对称半桥转换器所组成；以及，在升压型功率因数校正器的电路内部并且加入调变控制Vpfdc输出电压电路，以通过此电路与输出电压回授控制电路结合来予以控制功率因数校正控制器的工作周期，使达到调变不同Vpfdc输出电压的目的。

附图说明

图1为现有技术升压型功率因数校正器输出电压的策略设计图；

图2为本发明的基本电路架构示意图；

图3为本发明中用以调变Vpfdc输出电压的策略设计图之一；

图4为本发明中用以调变Vpfdc输出电压的策略设计图之二；

图5为本发明中用以调变Vpfdc输出电压的策略设计图之三；

图6为本发明中用以调变Vpfdc输出电压的策略设计图之四；

图7为本发明中用以调变Vpfdc输出电压的策略设计图之五；

图8为本发明中用以调变Vpfdc输出电压的策略设计图之六。

【图号说明】

10、EMI滤波器

20、整流与滤波电路

30、升压型功率因数校正器

31、功率因数校正控制器

32、输出电压回授控制电路

33、升压型电路输出电压Vpfdc调变控制电路

40、非对称半桥转换器

具体实施方式

为能使责审查员清楚本发明的结构组成，以及整体运作方式，兹配合附图说明如下：

本发明电源转换系统，其电源转换系统的组成如图2所示，乃是有EMI滤波器10、整流与滤波电路20、升压型功率因数校正器30与非对称半桥转换器40所组成，其中，直流对直流的转换器电路即是采用非对称半桥转换器40的电路架构为主，至于，升压型功率因数校正器30的电路内部是设有功率因数校正控制器31与输出电压回授控制电路32，并且加入调变控制Vpfdc输出电压电路33，以通过此电路与输出电压回授控制电路32结合来寓意控制功率因数校正控制器31的工作周期，使达到调变不同Vpfdc输出电压的目的。

又，其非对称半桥转换器40的电路架构是可以为非对称半桥顺向式或非对称半桥返驰式转换器的电路架构，其非对称半桥转换器不论是属于非对称半桥顺向式转换器或非对称半桥返驰式转换器的电路架构，皆可达成开关的零电压导通，使其切换损失能予以降低，并且在多重变换器叠加使用两颗或两颗以上的变压器时可以将此磁性元件寓意薄型化，进而提高整体电源转换系统的效率。

再者，本发明是进一步在升压型功率因数校正器30的电路内部加入调变控制Vpfdc输出电压电路33，用来补偿低电压输入情况下，电源供应器整体的效率，是其Thermal的相关问题亦可获致相对的解决。而此调变控制电路则与输出电压回授控制电路互相结合，用来控制其工作周期，达到调变升压型电路输出电压Vpfdc的目的。

至于，要调变Vpfdc输出电压在策略上设计发明各种不同的方式来达成功效的提升，例如图3所提出的第一种策略方法就是将Vpfdc输出电压分成两段Vpfdc1与Vpfdc2，也就是说在低输入电压范围90Vac～Vivac1之间，将Vpfdc仅升压至Vpfdc1，而在输入电压范围Vivac1～264Vca之间，则将Vpfdc升压至较高的Vpfdc2。

如图4所提出的策略方法就是将当输入电压在90Vac～Viac1之间改变时，Vpfdc的输出电压会随着输入电压的变化而线性调变，而输入电压在Viac1～264Vac之间，输出电压则维持在固定Vpfdc2。

在图5所提出的策略和方法就是将当输入电压在90Vac～Viac1之间改变时，输出电压则维持在固定Vpfdc1，而输入电压在Viac1～Viac2之间，Vpfdc的输出电压会随着输入电压的变化而线性调变，而至于输入电压在Viac2～264Vac之间，输出电压则维持在固定Vpfdc2。

在图6所提出的策略方法就是将当输入电压在90Vac～264Vac之间改变时，Vpfdc的输出电压会随着输入电压的变化而线性调变。

在图7所提出的策略方法就是将当输入电压在90Vac～Viac1之间改变时，输出电压则维持在固定Vpfdc1，而输入电压在Viac1～264Vac之间，Vpfdc的输出电压会随着输入电压的变化而线性调变。

最后在图8所提出的策略方法就是将当输入电压在90Vac～Viac1之间改变时，输出电压则维持在固定Vpfdc1，而输入电压在Viac1～Viac2之间，输出电压回维持在另一固定Vpfdc2，而至于输入电压在Viac1～264Vac之间，输出电压则维持在固定Vpfdc3。

通过以上所提的策略方法，其电路的实现方式可经由不同的电路设计予以完成，然后再搭配后级的非对称半桥顺向式或返驰式转换器电路，如此整体的电源即可获至较好的效率；当然后级的转换器电路亦可为变频返驰式半谐振电路或是传统定频PWM返驰式、顺向式或半桥式的结构。

如上所述，本发明电源转换系统，不但可提高整体转换的效率，解决半导体元件与磁性元件相关热的问题，更可经由效率的提高而达到使其产品更趋轻薄短小的目的，姜依法提呈发明专利的申请；帷，以上的实施说明及附图所示，为本发明较佳实施例之一，并非以此局限本发明，是以，举凡与本发明的构造、装置、特征等近似或相雷同者，均应腐本发明的创设目的及申请专利范固之内。

Claims

1、一种电源转换系统，是由EMI滤波器、整流与滤波电路、升压型功率因数校正器与非对称半桥转换器所组成；其特征在于：该升压型功率因数校正器的电路内部设有功率因数校正控制器与输出电压回授控制电路，并且加入调变控制Vpfdc输出电压电路，其控制即通过此电路与输出电压回授控制电路结合来予以控制功率因数校正控制器的工作周期，以利针对输入电压的特性执行至少一次以上的调变，使其达到调变不同Vpfdc的输出电压。

2、如权利要求1所述的电源转换系统，其特征在于：该电源转换系统是将Vpfdc输出电压分成两段Vpfdc1与Vpfdc2。

3、如权利要求2所述的电源转换系统，其特征在于：该电源转换系统的输入电压是在低电压范围之间时，将Vpfdc仅升压至Vpfdc1；当输入电压是在高电压范围之间，则将Vpfdc升压至较高的Vpfdc2。

4、如权利要求2所述的电源转换系统，其特征在于：该电源转换系统的输入电压是在低电压范围之间改变时，Vpfdc的输出电压会随着输入电压的变化而线性调变；而当输入电压在高电压范围之间，输出电压则维持在固定Vpfdc2。

5、如权利要求2所述的电源转换系统，其特征在于：该电源转换系统的输入电压是在低电压范围之间改变时，输出电压是维持在固定Vpfdc1；当输入电压在Vpfdc1至Vpfdc2之间，Vpfdc的输出电压是随着输入电压的变化而线性调变；至于，输入电压在高电压范围之间，输出电压是维持在固定Vpfdc2。

6、如权利要求2所述的电源转换系统，其特征在于：该电源转换系统的输入电压在高电压范围之间改变时，Vpfdc的输出电压随着输入电压的变化而线性调变。

7、如权利要求2所述的电源转换系统，其特征在于：该电源转换系统的输入电压在低电压范围之间改变时，输出电压维持在固定Vpfdc1；当输入电压在高电压范围之间，Vpfdc的输出电压随着输入电压的变化而线性调变。

8、如权利要求1所述的电源转换系统，其特征在于：该电源转换系统是将Vpfdc输出电压分成三段Vpfdc1、Vpfdc2以及Vpfdc3，该电源转换系统的输入电压在低电压范围之间改变时，输出电压维持在固定Vpfdc1，而输入电压在Vpfdc1～Vpfdc2之间，输出电压维持在一固定的Vpfdc2，至于，输入电压在高电压范围之间，输出电压则维持在固定Vpfdc3。

9、如权利要求1所述的电源转换系统，其特征在于：该非对称半桥转换器的电路架构为非对称半桥顺向转换器。

10、如权利要求1所述的电源转换系统，其特征在于：该非对称半桥转换器的电路架构为非对称半桥返驰式转换器。